Materia Orgánica

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Materia Orgánica en la Geología del Petróleo

Véase también la información sobre el querógeno.

Acumulaciones de materia orgánica

Está bien documentado que las acumulaciones (véase su concepto jurídico) de petróleo son de origen orgánico y se forman a partir de la materia orgánica de los sedimentos. El metano puede formarse inorgánicamente y se encuentra en la atmósfera de varios otros planetas, pero es probable que el metano inorgánico del interior de la Tierra esté bien disperso y, por lo tanto, no forme grandes acumulaciones (véase su concepto jurídico) de gas en la corteza terrestre.

La materia orgánica de la que se deriva el petróleo se originó a través de la fotosíntesis, es decir, el almacenamiento de energía solar.

La luz solar se transforma continuamente en esa energía en la Tierra, pero solo una proporción muy pequeña de la energía solar se conserva como materia orgánica y petróleo. El petróleo y el gas que se forma en las cuencas sedimentarias cada año es, por lo tanto, diminuto en comparación con la tasa de explotación (producción) y consumo.

Una Conclusión

Por lo tanto, en la práctica, el petróleo debe considerarse como un recurso no renovable aunque se esté formando petróleo todo el tiempo.

La mayoría de los materiales orgánicos que se encuentran en las rocas fuente de petróleo son algas, formadas por la fotosíntesis. El zooplancton y los organismos superiores que también están representados pastan las algas y, por lo tanto, también dependen indirectamente de la fotosíntesis. La energía que liberamos al quemar petróleo es por lo tanto energía solar almacenada. Dado que el petróleo se deriva de la materia orgánica, es importante entender cómo y dónde se depositan los sedimentos con un alto contenido de materia orgánica.

La producción total de materia orgánica en los océanos del mundo es ahora de 5×1010 toneladas/año. Los nutrientes para esta producción orgánica son suministrados por la erosión de las rocas en tierra firme y transportados al océano.

Una Conclusión

Por lo tanto, el suministro de nutrientes es mayor en las zonas costeras, particularmente donde los ríos cargados de sedimentos descargan en el mar.

Informaciones

Los desechos vegetales también se suministran directamente desde la tierra en las zonas costeras.

La producción biológica es mayor en los 20-30 m superiores del océano y la mayor parte del crecimiento del fitoplancton tiene lugar en esta zona.Entre las Líneas En aguas claras, la luz solar penetra mucho más profundamente que en aguas turbias, pero en aguas claras suele haber poco suministro de nutrientes. A unos 100-150 m de profundidad, la luz solar es demasiado débil para la fotosíntesis, incluso en aguas muy claras.

El fitoplancton proporciona la nutrición para toda la otra vida marina en los océanos. El zooplancton se alimenta de fitoplancton y por lo tanto prolifera solo donde hay una producción vigorosa de fitoplancton.

Más Información

Los organismos se hunden después de haber muerto, y pueden descomponerse para que los nutrientes se liberen y reciclen a mayores profundidades.

Las cuencas con circulación de agua restringida conservarán más materia orgánica y producirán buenas rocas fuente que pueden madurar para generar petróleo y gas.

En las regiones polares, el agua fría y densa se hunde a grandes profundidades y fluye a lo largo del fondo de los océanos profundos hacia latitudes más bajas. Esta es la cinta transportadora térmica que transporta el calor a latitudes más altas y mantiene el agua del océano profundo oxidándose.Entre las Líneas En las zonas cercanas al ecuador donde los vientos predominantes son del este, el agua de la superficie se aleja de las costas occidentales de los continentes. Esto genera un fuerte afloramiento de agua rica en nutrientes desde el fondo del mar, que sostiene niveles especialmente altos de producción orgánica primaria. Los mejores ejemplos de esto son la costa de Chile y la de África Occidental.

La producción de materia orgánica no está limitada por el dióxido de carbono o el agua, sino por la disponibilidad de nutrientes. El fósforo (P) y el nitrógeno (N) son los nutrientes más importantes, aunque el suministro de hierro también puede ser limitante para la producción de algas. Es este proceso de fotosíntesis, que comenzó hace 4.000 millones de años, el que ha construido una atmósfera rica en oxígeno mientras acumulaba carbono reducido en rocas sedimentarias como el petróleo, el gas y el carbón.

Aviso

No obstante, la mayor parte del carbono está finamente dividido dentro de las rocas sedimentarias, por ejemplo, esquistos y calizas, en concentraciones demasiado bajas para generar petróleo y gas de manera significativa.

La energía almacenada por la fotosíntesis puede ser utilizada directamente por los organismos para la respiración. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Este es el proceso opuesto, descomponer los carbohidratos en dióxido de carbono y agua de nuevo, para que los organismos ganen energía.

Esto ocurre en los organismos por la noche cuando no hay luz para impulsar la fotosíntesis. También cuando quemamos hidrocarburos, por ejemplo, mientras conducimos un coche, la energía se obtiene por oxidación, invirtiendo de nuevo esencialmente la ecuación de la fotosíntesis citada anteriormente. La oxidación de 100 g de glucosa libera 375 kcal de energía.

Pormenores

Los hidratos de carbono que se producen pero que no se consumen por la respiración pueden almacenarse como glucosa, celulosa o almidón en las paredes celulares. La fotosíntesis es también la fuente bioquímica para la síntesis de lípidos y proteínas. Las proteínas son moléculas grandes y complejas formadas por aminoácidos condensados (por ejemplo, la glicina).

El fitoplancton seco contiene 45-55% de carbono, 4,5-9% de nitrógeno, 0,6-3,3% de fósforo y hasta un 25% de sílice y carbonato.

Las algas planctónicas son los principales contribuyentes a la materia orgánica que da origen al petróleo. Entre las más importantes están las diatomeas, que tienen conchas de sílice amorfo (ópalo A).

Las diatomeas son más abundantes en las latitudes altas y también se encuentran en aguas salobres y dulces.

Pormenores

Las algas verde-azuladas (cianobacterias) que viven en el fondo en zonas poco profundas, también contribuyen al material orgánico de los sedimentos.

En los pantanos costeros, y en particular en los deltas, tenemos una amplia producción de materia orgánica en forma de plantas y árboles que pueden evitar ser oxidados al hundirse en el lodo o en la ciénaga. Los residuos de estas plantas de tierras altas pueden formar turba, que con un entierro más profundo puede convertirse en lignito y carbón bituminoso.Si, Pero: Pero estos depósitos también son una fuente potencial de gas y petróleo. La materia vegetal, incluida la madera, también flota en los ríos y se deposita cuando se hunde en el fondo, generalmente en un entorno deltaico cercano a la costa. Cuando los árboles se pudren liberan CO2 y consumen tanto oxígeno como el que la planta produjo durante todo el período en que creció.

Una Conclusión

Por lo tanto, no hay una contribución neta de oxígeno a la atmósfera. Esto también se aplica a la mayor parte de los bosques tropicales. Donde los árboles y las plantas se hunden en el lodo negro, evitando que se oxiden, hay una contribución neta de oxígeno a la atmósfera y una correspondiente reducción de CO2 en la atmósfera.

Todo el plancton animal (zooplancton) vive en el plancton vegetal, y a su vez es consumido por los organismos superiores de la cadena alimenticia.Entre las Líneas En cada paso de la cadena alimenticia, que llamamos nivel trófico, la cantidad de materia orgánica (la biomasa) se reduce al 10%.

El noventa por ciento de la producción de materia orgánica es, por lo tanto, de las algas. Por eso las algas y hasta cierto punto el zooplancton representan la mayor parte de la materia orgánica que puede ser transformada en aceite.

Detalles

Los animales más grandes como los dinosaurios son totalmente irrelevantes como fuentes de petróleo.

Los más importantes del zooplancton que proporcionan materia orgánica para el petróleo son:

• Radiolaria – conchas de sílice, de amplia distribución, particularmente en aguas tropicales.
• Foraminíferos – conchas de carbonato de calcio.
• Pterópodos – gasterópodos pelágicos (caracoles) con un pie que se ha convertido en lóbulos en forma de ala; conchas de carbonato.

Este es el segundo nivel más bajo de la cadena alimentaria marina. Estos organismos zooplanctónicos son comidos por los crustáceos que a su vez son comidos por los peces.

La cantidad total de materia orgánica que puede producirse en el océano depende del suministro de nutrientes de los ríos, pero el agua de los ríos no solo transporta nutrientes inorgánicos. También contiene cantidades importantes de materia orgánica, en particular compuestos de ácido húmico, lignina y sustancias similares formadas por la descomposición de material vegetal que son débilmente solubles en agua fría. Cuando el agua del río entra en el mar, se producen precipitaciones debido al aumento del pH y al descenso de la temperatura superficial del océano.

Otros materiales vegetales, como las ceras y las resinas, son más resistentes químicamente a la descomposición y son insolubles en el agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Estas partículas orgánicas tienden a adherirse a los granos minerales y acompañan al sedimento hacia el océano.

La mayoría de los depósitos de petróleo que se han formado desde el Paleozoico se han levantado y erosionado y, con el tiempo, grandes cantidades de petróleo han fluido (se han filtrado) hacia la tierra o el mar.Entre las Líneas En este sentido, la contaminación por petróleo es un proceso natural. Sólo una pequeña proporción del petróleo que se ha formado en las rocas de origen ha quedado atrapada en un depósito. Se podría esperar que esta filtración haya proporcionado una fuente de petróleo reciclado en sedimentos más jóvenes, pero el petróleo se descompone extremadamente rápido cuando se somete a la intemperie, oxidándose a CO2, y los nutrientes (P, N) que se requerían para formar la materia orgánica se liberan y pueden actuar como un fertilizante.

En la tierra, la evaporación eliminará los componentes más ligeros mientras que las bacterias degradarán los componentes más pesados. Los lagos de asfalto fósil consisten en sustancias pesadas que no se evaporan ni pueden ser fácilmente descompuestas por las bacterias.Entre las Líneas En el océano, los componentes más ligeros se disolverán con bastante rapidez, mientras que la fracción de asfalto más pesada se hundirá en el fondo y será degradada y reciclada.

En cuencas sedimentarias elevadas como la Cuenca de Ventura y la Cuenca de los Ángeles en el sur de California hay abundantes filtraciones de aceites naturales tanto en la costa como en el mar.Entre las Líneas En las playas de Santa Bárbara hacia Los Ángeles hay muchos filtraciones naturales de petróleo.

Desglose de la materia orgánica

Casi toda (>99%) la materia orgánica que se produce en la tierra y en los océanos se descompone por oxidación directa o por medio de procesos microbiológicos. Si hay oxígeno, la materia orgánica se descompone.
Cuando se dispone de oxígeno, la materia orgánica se oxida con relativa rapidez tanto en la tierra como en el mar. A medida que los organismos mueren, la materia orgánica suspendida en el agua de mar se hunde a través de la columna de agua consumiendo oxígeno. Si se restringe la circulación del agua debido a la estratificación de la densidad de la columna de agua, el suministro de oxígeno se agotará.

Indicaciones

En cambio, el oxígeno ligado en los sulfatos o nitratos es utilizado por las bacterias reductoras y desnitrificadoras de sulfatos que descomponen el material orgánico en un ambiente anóxico. Los primeros centímetros por debajo del lecho marino suelen estar oxidados, mientras que las condiciones de reducción prevalecen a 5-30 cm por debajo del lecho marino. Por debajo de este límite redox, donde no hay oxígeno libre, las bacterias reductoras de sulfatos reaccionan con la materia orgánica.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

El H2S se libera, dando al agua estancada y al barro un fuerte olor.

Cuando la tasa de acumulación de materia orgánica exceda la tasa de suministro de oxígeno, el límite redox estará en la columna de agua, separando el agua superficial oxidante del agua inferior reductora.

Esto es típico de las cuencas separadas del océano profundo por un umbral poco profundo, como el Mar Negro y algunos de los profundos fiordos noruegos.

Pormenores

Las aguas superficiales dulces o salobres que flotan en aguas más saladas también ayudan a mantener una estratificación estable del agua con poca mezcla vertical. Los lagos pueden tener una buena estratificación de agua porque el agua superficial caliente es menos densa que el agua fría del fondo. El barro negro depositado en el fondo de los lagos puede producir buenas rocas de origen.

Puntualización

Sin embargo, en climas fríos, el agua de los lagos se invierte en invierno porque la densidad máxima del agua es de 4°C, lo que impide la estratificación estable necesaria para formar rocas madre.

La temprana diagénesis de la materia orgánica

La descomposición microbiológica de la materia orgánica en los sedimentos se debe a la actividad de bacterias, hongos, protozoos, etc., y en condiciones de oxidación son extremadamente eficaces.

Puntualización

Sin embargo, el agua de poro se reduce rápidamente si no se repone el oxígeno.Entre las Líneas En los sedimentos de grano relativamente grueso (arena), el oxígeno puede difundirse a profundidades de 5 a 20 cm por debajo del lecho marino, mientras que en la arcilla y el lodo carbonatado de grano fino el límite entre el agua oxidante y la reductora (límite redox) puede estar a solo unos pocos milímetros por debajo del lecho marino. Los poros de los sedimentos aquí son tan pequeños que la circulación y difusión del agua son insuficientes para reemplazar el oxígeno original en el agua de los poros, ya que se agota por la oxidación de la materia orgánica. Los sedimentos ricos en arcilla pronto se convierten en un sistema relativamente cerrado, y la difusión hacia abajo del oxígeno del lecho marino es muy lenta en los sedimentos de grano fino.

Por lo tanto, la descomposición aeróbica es mucho más eficaz en los sedimentos de grano grueso que en los de grano fino.Entre las Líneas En la transformación anaeróbica las bacterias utilizan materia orgánica, por ejemplo, cadenas cortas de hidratos de carbono. La celulosa es descompuesta por los hongos y finalmente por las bacterias. Los productos finales son el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2). El metano, sin embargo, es el único hidrocarburo producido en cualquier cantidad a bajas temperaturas por las bacterias cercanas a la superficie del sedimento.

Una Conclusión

Por lo tanto, el gas que se produce a poca profundidad (gas de poca profundidad) consiste en gran parte en metano (gas seco), a menos que se haya añadido desde estratos mucho más profundos.

El gas biogénico puede formar acumulaciones (véase su concepto jurídico) comerciales, como en Siberia occidental y también en la parte poco profunda de la cuenca del Mar del Norte. La presencia de abundante gas de poca profundidad puede representar un peligro en forma de explosiones e incendios durante la perforación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). El gas que se produce a poca profundidad también puede tener una fuente más profunda generada a partir de una roca fuente propensa al gas (sedimentos de carbón) o por el craqueo de petróleo, pero ese gas tiene una firma isotópica muy diferente a la del gas biogénico.

Datos verificados por: LI

Recursos

Véase También

Falla de la roca de origen
Las rocas bituminosas
Trampa petrolífera
Fuente controlada electromagnética
Plano de la cuenca sedimentaria
Trampa estratigráfica
Roca del depósito
Geología Económica, Petróleo, Ciencias de la Tierra, Geología

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